地下水物理性质和化学性质.pptVIP

第九章 地下水的物理性质和化学性质 9.1 地下水的物理性质 9.2 地下水的化学成分 9.3 地下水的某些化学性质 9.4 地下水化学成分的形成作用 9.5 地下水化学成分的分析与资料整理 地下水的物理性质和化学性质反映了地下水的形成环境和形成过程。 研究意义： 1.阐明地下水的起源； 2.揭示地质过程——如岩溶、沉积、成岩、变质、成矿作用都与地下水有关。 3. 水质评价。 4. 水化学找矿。 9.1 地下水的物理性质 包括温度、颜色、透明度、气味、味道、比重、导电性和放射性等。 地下水的温度 地壳表层热能来源 ： 1. 太阳的辐射 2. 地球内部的热流 地壳表层分带（根据受热的情况 ）： 1. 变温带：受太阳的辐射影响，地温有季节、昼夜变化，下限深度1-2m。地下水温度随季节变化。 2. 常温带：不受太阳的辐射影响，地温变化很小，下限深度15-30m。地温比年平均气温高1-2℃。 3. 增温带：受地球内热影响，随深度增加地温而有规律地升高。一般地温梯度平均值为3℃/100m。 ? 为什么地下水给人以“冬暖夏凉 ” 地下水温(T ) 与循环深度(H ) 概算： 1. 地下水温(T )： 已知年平均气温( t )、年常温带深度(h)、地温梯度( r )： T = t + (H – h ) r 2.循环深度(H ) ： 已知地下水温(T)： H = h + (T - t) / r 9.2 地下水的化学成分 一、主要气体成分 O2、N2、CO2、CH4、H2S 意义：（1）说明地下水所处的地球化学环境； （2）增强水对岩石的溶解能力。 溶解氧多说明地下水所处地球化学环境于氧化作用进行；N2单独存在，地下水处于封闭的还原环境；CH4、H2S指示还原环境；CO2来源于土壤，CO2多，地下水溶解碳酸盐与对结晶岩进行风化作用的能力愈强。 三、其他成分 1.微量组分 天然微量组分：Br(溴)、I(碘)、F(氟)、Sr(锶)、Se(硒)。 若水中含有I、Sr、Se等微量元素，则可作为矿泉水。 污染微量组分：As、Se、Cd、Cr、Hg、Pb、氟化物、CN、酚类、硝酸盐、洗涤剂、农药等有机和无机成分，对人体有害。 2.其他成分 (1)同位素 (2)胶体化合物 (3)有机物 (4)微生物 9.3 地下水的某些化学性质 一、酸碱性 用 H+浓度或pH来表示。 pH= -lg[H+] 二、氧化—还原电位 表征地下水处于氧化还原状态的指标，用Eh表示。单位：V或mV。 Eh0 氧化状态 Eh0 还原状态 9.3 地下水的某些化学性质 三、总矿化度 表示地下水中含盐量的多少。 总矿化度指地下水中所含各种离子、分子及化合物的总量，以mg／L表示。 求算方法： （1）实验：105-110°C下烘干后残余物总量 （2）计算：阴阳离子重量之和。HCO3-含量只能计入一半，因为2HCO3-只生成1份CaCO3，另一半形成CO2逸出。 9.3 地下水的某些化学性质 四、硬度 水中含Ca2＋、Mg2＋含量的多少。 分类： 总硬度 暂时硬度 永久硬度 总硬度：水中含Ca2＋、Mg2＋的总量。 暂时硬度： Ca2＋+2HCO3→CaCO3↓+H2O+CO2↑ 永久硬度：水加热沸腾后仍保留的Ca2＋、Mg2＋含量。 ？三者之间的关系。 硬度的表示方法 德国度（H°） 相当于1L水中含有7.1mg的Ca2＋或4.3Mg2＋的量。 2. 毫克当量数(以CaCO3计) 硬度=M2+(mg/L）×100/ M2+的当量 例：若水质中含有10ppm的镁离子（Mg2+），以及15ppm的钙离子（Ca2+），则它的总硬度值计算如下： 总硬度＝镁硬度+钙硬度 镁硬度＝10ppm×100/12.2＝82.0ppm 钙硬度＝15ppm×100/20.0＝75ppm 总硬度＝(82ppm+75ppm)/2＝78.5ppm 9.3 地下水的某些化学性质 五、水的侵蚀性 （1）对混凝土的侵蚀作用 含CO2的地下水对混凝土侵蚀。 保持反应式平衡的CO2 ——平衡二氧化碳； 与CaCO3反应所消耗的那部分游离CO2——侵蚀性二氧化碳。 9.3 地下水的某些化学性质 五、水的侵蚀性 （2）对金属的腐蚀作用 地下水中的铁被氢离子置换。 此外，还有结晶性侵蚀等对混凝土的破坏。 9.4 地下水化学成分的形成作用 一、溶滤作用 1.定